二氧化碳回收做气化生产甲酸钠项目可行性研究报告.docx
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二氧化碳回收做气化生产甲酸钠项目可行性研究报告
******有限公司
二氧化碳回收做气化剂生产甲酸钠
可行性研究报告
******有限公司
二〇一二年十月
项目负责人：
**
主要编制人员：
*******
1总论
1.1概述
1.1.1项目名称、主办单位名称、企业性质及法人
项目名称：
二氧化碳回收做气化剂生产甲酸钠
主办单位：
******有限公司
企业性质：
股份制
企业法人：
****
1.1.2可行性研究报告编制的依据、原则、范围
1.1.2.1可行性研究报告编制依据
（1）原中石化协产计发［2006］76号文关于印发《化工投资项目可行性研究报告编制办法》的通知
（2）******有限公司与******有限公司签订的二氧化碳回收做气化剂生产甲酸钠项目可行性研究报告编制合同
（3）由******有限公司提供的建设二氧化碳回收做气化剂生产甲酸钠项目装置的有关基础资料
（4）产业结构调整指导目录（2005年本）
1.1.2.2可行性研究报告编制原则
（1）根据******有限公司提供的有关基础资料，结合公司周边环境和现场实际情况，按照“积极、稳妥、可靠、求实、科学”的原则，充分贯彻低投入、高产出和实际效益最佳化的指导思想，进行多方案的比较和论证，以求得总体方案最佳化。
。
（2）所采用的工艺技术立足于国内，确保技术先进、安全可靠、经济合理，力求达到国内外同类型装置的先进水平。
（3）贯彻原化工部提出的“五化”设计原则，努力做到“工厂布置一体化，设备布置露天化，建筑结构轻型化，公用设施社会化，引进技术国产化”，缩短流程、降低能耗、节省占地、节约投资。
（4）严格执行国家有关消防、劳动安全、工业卫生和环境保护的法律法规，“三废”治理做到“三同时”，提高综合利用水平；贯彻“安全第一、预防为主”的方针，确保项目投产后符合职业安全卫生的要求，保障劳动者在生产过程中的安全与健康。
（5）采用节能技术和节能新产品，降低装置运行能耗。
（6）项目的公用工程、机电仪维修以及生活设施尽可能依托园区现有设施或社会解决，以减少投资。
（7）提高自动化、机械化水平，保证装置安全稳定运行，节省定员，减轻劳动强度。
1.1.2.3可行性研究报告研究范围
本可行性研究的范围包括：
项目提出背景、产品市场预测、产品方案、生产规模、工艺技术方案、主要原料、辅助材料、燃料的供应、公用工程和节能降耗措施、环境保护、劳动安全、工厂组织和定员、项目实施规划、投资估算、财务和经济评价及可行性研究的结论。
1.1.3项目提出背景，投资目的、意义和必要性
1.1.3.1主办单位基本情况
******有限公司位于门户******省兰州**市，交通便利，水路、铁路、公路四通八达。
心**公司是******省重点企业之一，是国家发改委公布的节能“千家”企业之一（序号741）,是******省循环经济重点试点企业，拥有总资产15亿元，拥有职工2000余人，产品涵盖化肥、化工、热电三大领域，具备年产120万吨合成氨、125万吨磷酸、185万吨硫酸、410万吨磷酸一铵、310万吨复合肥、15万吨甲醇等主导产品的生产能力。
公司综合实力处于全国磷化工行业和有机化工行业的前列，2008年实现销售收入112.6亿元。
公司资信等级为AAA级，资产负债率为53%。
******有限公司2003年通过了质量（ISO9001）体系认证，2005年通过了质量、环境（ISO14001）、职业健康安全（OHSAS18001）三体系认证。
公司主导产品NPK、磷酸一铵均为国家免检产品，其中“心**牌”1一铵2004年9月公司主导产品磷酸一铵获“国家免检产品”称号，2005年9月获“中国名牌产品”称号。
国内市场占有率居全国第一位，成为******省唯一的“中国名牌”化工产品，实现了兰州市“中国名牌”产品零的突破。
公司将立足兰州磷矿资源优势，重点发展磷复肥，进一步开拓磷化工市场，扩大投资，加速工程建设和技术改造。
到2010年，心**公司将具备年产50万吨磷酸一铵、50万吨磷酸二铵、100万吨NPK生产能力，销售收入规模达到20亿元，成为我国重要的磷复肥生产基地。
1.1.3.2项目提出的背景
甲酸钠是甲酸、草酸、保险粉生产企业的主要原材料，随着医药和印染工业对保险粉、二甲基甲酰胺需求量的增加，草酸脂及下游产品的开发，对甲酸钠的需求量越来越大。
另外，甲酸钠还用于重金属的沉淀剂、石油钻井液、环保型融雪剂、混凝土复合多功能减水剂等，其用途十分广泛。
为进一步发挥规模优势，打造中国著名的氯碱工业基地，******有限公司利用原年产5万吨烧碱、12万吨聚氯乙烯及其配套的电石等项目。
为减少生产片碱蒸汽消耗，为32％烧碱拓展产品销售范围，增加产品品种，提出建设50kt/a甲酸钠装置一套。
1.1.3.3项目建设的必要性、意义
1）本项目的建设可充分利用公司的离子膜烧碱，以及当地电力资源优势，优化现有产品结构和延伸产品链；该项目的建设对进一步提高和扩展企业的技术水平和规模效益，进一步加强产品市场竞争能力，将产生积极意义；项目建设有利于进一步提高企业的经济效益和抗风险能力。
2）符合国家中西部大开发战略的要求，加快******兰州地区的经济建设
本项目的投产将带动其他相关产业的发展，形成一个相对稳定的氯碱化工产业链，从而拉动当地经济健康、稳定、和谐的发展。
3）降低原材料采购成本、提高产品竞争力
本项目的主要原材料都可以在项目所在地或周边地区采购，与国内同类厂家相比采购成本相对较低，所以本公司的产品在市场上具有相对的竞争优势。
4）技术来源可靠
本项目拟采用目前国际先进的管式反应工艺,同时依托企业先进的生产经营管理理念，可确保本项目的建设和经营。
5）投资环境优越
**市化工工业园区拥有宽松的投资创业环境，有利于企业市场竞争力的提高。
1.1.3.4项目建设的有利条件
（1）采用的工艺技术成熟、可靠。
（2）原材料采购价格低廉、运输成本低。
（3）产品方案建设规模较大，竞争能力较强。
（4）厂址周边运输条件优越，水、电、汽供应充足。
（5）建设单位拥有一批具有丰富生产管理经验的高级人才，为本项目装置建成投产和正常运行提供可靠的组织、管理保障。
（6）建设单位具有较强的资金筹措能力、抗风险能力和资金还贷能力。
（7）项目建设符合国家产业政策。
1.2项目可行性研究结论
（1）本项目的建设、实施是必要的和必需的；
（2）产品市场销售前景广阔，生产规模合适；
（3）采用成熟的生产工艺，技术可靠，产品质量稳定；
（4）本项目的“三废”易于治理，并有可靠的技术和方案；
（5）研究结果表明，本项目具有较好的经济效益和社会效益，建议尽快实施。
附表1-1：
主要技术经济指标表
表1-1主要技术经济指标表
序号
项目
单位
数量
备注
1
装置规模
1.1
甲酸钠
kt/a
5
1.2
氢气
万Nm3/a
1135
2
主要原料消耗
2.1
焦炭
万t/a
2
2.2
烧碱（32wt%折百）
万t/a
10
2.3
包装袋
万条/a
125
3
公用工程消耗
3.1
新鲜水
万t/a
5
3.2
电
万度/a
850
3.3
蒸汽（184℃、1.0MPa）
万t/a
8
3.4
压缩空气
万Nm3
0.8
4
总图运输
4.1
工程总占地
m2
17000
4.2
总运输量
万t/a
17.5
其中：
运入
万t/a
12.5
运出
万t/a
5
5
“三废”排放量
5.1
废气
万Nm3/h
0.6
提氢尾气，主要含N2、CO2、H2等。
5.2
废水
m3/h
0.05
生活污水
6
工程总定员
人
114
7
工程建设期
月
12
8
工程报批总投资
万元
6074.69
8.1
建设投资
万元
5837.76
8.2
铺底流动资金
万元
236.93
9
财务评价主要指标
9.1
年均销售收入
万元
11567.5
9.2
年均销售总成本
万元
9273.65
9.3
年均利税总额
万元
1794.41
9.4
年均税后利润
万元
1345.81
9.5
年均所得税金
万元
448.60
9.6
税前投资回收期
年
3.84
含建设期
9.7
税后投资回收期
年
4.59
含建设期
2市场分析与预测
2.1甲酸钠的用途
甲酸钠分子式HCOONa、分子量68、熔点255℃、密度1.919g/cm3、比热0.29、pH值（10%水溶液）7.6，为白色单斜晶系结晶性粉末，有甲酸的气味，具有吸湿性。
易溶于水，溶于甘油，微溶于乙醇，水溶性显中性。
甲酸钠在高温下分解为草酸钠和氢，最后成碳酸钠。
甲酸钠在通常情况下贮存安全，但因具有吸湿性而易潮解，贮存及运输过程中应注意防潮。
吸潮结块时并不改变产品性质，粉碎后可正常使用。
甲酸钠是甲酸、草酸、保险粉生产企业的主要原材料，随着医药和印染工业对保险粉、二甲基甲酰胺需求量的增加，草酸脂及下游产品的开发，对甲酸钠的需求量越来越大。
另外，甲酸钠还用于重金属的沉淀剂、石油钻井液、环保型融雪剂、混凝土复合多功能减水剂等。
（1）生产甲酸
甲酸钠与硫酸反应，即可获得甲酸，同时副产硫酸钠，生产工艺简单。
国外甲酸消费量最大的是皮革，用于鞣革和皮革处理，防止发霉。
第二大用途是农业，用于保存青饲料和谷物。
欧洲、亚太和美洲对甲酸的需求比例为4:
2:
1，欧洲（包括非洲和中东）的甲酸产能过剩，是向美洲和亚太出口的净出口地区。
甲酸作为我国的传统出口产品之一，最近几年出口量增长较快，但出口产品基本上都是由肥城阿斯德、南京扬巴等几家企业提供。
（2）生产草酸
甲酸钠脱氢为草酸钠，草酸钠经过硫酸铅的铅化、硫酸的酸化之后，获得草酸。
草酸，学名乙二酸；分子式：
C2H2O4，主要用作还原剂和漂白剂，印染工业的媒染剂等；还大量用于稀土提炼。
在医药工业上用于生产抗菌素和冰片等药物。
用于合成各种草酸酯、草酸盐和草酰胺等。
（3）生产保险粉（连二亚硫酸钠）
甲酸钠、焦亚硫酸钠、液体SO2在甲醇介质中发生合成反应生成保险粉。
甲酸钠法生产工艺技术成熟、流程简短、废水产生量少，但产品纯度较低、稳定性较锌粉法的差。
不过因其生产主流程短，采用的单元设备最先进、容量最大，从而得到的收率也最高，达80％左右，目前国内采用者较多。
保险粉主要用于纺织、印染工业，作助染剂及漂白剂，同时也是医药工业、合成染料的原料，也应用于铜版印刷及分析试剂等。
（4）做为石油钻井液
甲酸钠已经成为钻井液用系列产品。
国内销往华北、大港、胜利、辽河、新疆以及中海石油渤海、湛江、上海等公司等国内各大油田，并远销哈萨克斯坦、南美洲和非洲等国家。
甲酸钠钻井液体系是一种具有半透膜效应的钻井液完井液体系，在石油钻井中与其它化学添加剂一起形成无固相钻井泥浆体系，它能够实现泥浆的高密度、低粘度、提高钻井速度，保护油（气）层,防塌，延长钻头和油井的使用寿命。
是石油（气）开采技术领域中的一种先进和环保型材料。
使用甲酸钠泥浆，有利于稳定页岩，减少对岩层的破坏，保证钻井、完井处于最佳的工作状态。
（5）其他用途
甲酸钠还可用于混凝土复合多功能减水剂和环保型融雪剂。
甲酸钠型的复合多功能减水剂，其主要成分为甲酸钠、废糖浆、聚乙醇等。
它是一种浓度为40%～50%的水溶液，能明显地加速混凝土的硬化过程并能够使水泥具有微孔结构。
提高混凝土的密实度、抗冻性和耐蚀性。
掺入复合多功能减水剂，可使拌合物流动度从2～3cm提高到18～20cm，或者是流动度不变而混凝土强度提高30%～50%，或者节约水泥10%～20%。
复合多功能减水剂的掺量仅为水泥质量的0.6%～0.8%。
用于制造蒸养混凝土时，能缩短养护时间3h。
这种复合多功能减水剂大量用于制造水工构件和混凝土预制件，如河渠的护面板等。
2.2市场需求及预测
甲酸钠国内市场主要在甲酸、乙酸、保险粉生产行业，国际市场主要是出口俄罗斯、中东、日本和美洲用于防冻、化雪、油井及皮革行业。
1）甲酸行业对甲酸钠的市场需求
国外对甲酸的开发利用较好，应用范围逐年扩大，甲酸用量也在增加。
2006年，欧盟全面禁用非处方饲料抗生素，导致对甲酸的需求量猛增。
随着我国畜牧业的快速发展，甲酸作为青贮饲料及农作物的贮藏剂、防霉剂将有较大的潜在市场。
同时随着国内对环保的高度重视，甲酸在制革和印染等行业中的应用市场前景也非常好。
2008年全球的甲酸需求量为67万t/a，西欧需求24万t/a，拥有较大的饲料防腐和动物饲料添加剂市场，成为全球最大的消费地区。
我国从1989年开始生产甲酸，2008年我国总产能约25万t/a，消耗甲酸钠22.8万吨，预计还将以每年3%～5%的速度增长。
2）乙酸行业对甲酸钠的市场需求
草酸在国内市场最大的用户是制药行业，其次是稀土加工业。
在制药行业主要用于四环素、金霉素、土霉素等药品的生产。
我国是草酸生产大国，草酸产品是我国传统的出口化工产品。
我国草酸的进出口量相差100多倍。
主要出口地区为美国、日本和欧盟。
随着发达国家对高能耗产品的限产及草酸下游产品的不断开发，草酸在国际市场上将会持续走俏。
2008年草酸产量约为20万吨，生产方法主要有甲酸钠法、氧化法（淀粉或葡萄糖母液与硝酸-硫酸氧化）、羰基合成法（一氧化碳经与丁醇生成草酸二丁酯再水解）、乙二醇氧化法、丙烯氧化法、一氧化碳偶联法（技术优势性获得国际公认，中科院福建物构所），其中甲酸钠法是目前应用最广泛的生产方法，年消耗甲酸钠约20万吨。
3）保险粉行业对甲酸钠的市场需求
甲酸钠法是保险粉生产的新工艺，由日本三菱瓦斯公司1969年开发成功，其资源利用合理，成本低，可大大减少环境污染。
甲酸钠法生产工艺技术成熟、流程简短、废水产生量少，但产品纯度较低、稳定性较锌粉法的差。
不过因其生产主流程短，采用的单元设备最先进、容量最大，从而得到的收率也最高，达80％左右，目前国内采用者较多。
保险粉主要用于纺织、印染工业，作助染剂及漂白剂，同时也是医药工业、合成染料的原料，也应用于铜版印刷及分析试剂等。
国内用量大约在30万～45万吨／年，且大部分集中在江浙沪一带。
作为还原剂主要应用于棉织品助染剂，丝、毛织品的漂白，其中牛仔布漂染市场很大。
伴随着国内高档新闻纸的生产开发，这一潜在保险粉市场逐步凸显，市场潜力也在快速增长。
由于保险粉对于机械木浆、二次纤维等纸浆漂白效果良好，对纸页强度和不透明度影响很小，且成本低、漂白过程简单、投资小、污染小，在欧美，特别是北美和俄罗斯广泛使用。
国际保险粉总用量为70万吨/年，2007年我国出口量为8～10万吨，2008年出口12～14万吨，出口量明显增大，是世界上最大的保险粉出口国。
我国保险粉企业随着生产技术的不断提高，在国际上的竞争力将逐步加强，从而能赢得更多的市场份额。
2008年国内保险粉总产能为69万吨，对甲酸钠的消耗量约为12万吨。
4）其它行业对甲酸钠的市场需求
据统计，在皮革、助剂等其它行业对甲酸钠的需求量约2.5万t/a，年出口量约2万t/a。
因此，目前国内对甲酸钠总需求量约60万t/a，但随着国外对保险粉、甲酸、乙酸相关产品需求量的增加，以及国内相关产业的发展，对甲酸钠的需求将大幅增加。
由于国内大部分装置工艺和设备落后、生产效率低、环保措施差等原因，有必要采用新工艺建设大型、环保的生产装置，符合国家提出节能减排的产业政策。
2.3产品价格
目前，市场上销售的甲酸钠有两种，一种是生产季戊四醇、新戊二醇的副产品，另一种是CO与NaOH合成甲酸钠。
产品主要在国内市场销售，少量出口。
主要市场分布在广东、山东、浙江等地，当前合成法甲酸钠价格约2200～2400元/吨，本项目拟定产品销售价格为2200元/吨。
3产品方案及生产规模
3.1产品方案
本项目以现有生产系统中废弃的CO2气体作气化剂，焦炭富氧气化产生富含一氧化碳的水煤气和离子膜烧碱溶液为原料生产甲酸钠，反应后剩余水煤气经提氢后送PVC装置二合一系统.
3.2生产规模和产品方案
本项目生产装置设计年操作时间为8000小时。
产品规模如下：
项目
设计能力
产量
备注
甲酸钠
50kt/a
50kt/a
6.25t/h
外售
氢气（50％）
1135万Nm3/a
1135万Nm3/a
1418Nm3/h
送PVC装置
3.3产品质量指标
由于我国目前没有甲酸钠产品国际及部颁标准，该项目执行的是参照国外标准制定的企业标准。
甲酸钠质量标准主要指标如下表：
项目
单位
优等品
一级品
合格品
含量（HCOONa）
%
≥98.50
≥97.00
≥96.00
碳酸钠（Na2CO3）
%
≤0.30
≤0.80
≤1.00
氢氧化钠（NaOH）
%
≤0.20
≤0.40
≤0.60
水份（H2O）
%
≤0.50
≤0.50
≤0.50
氯化钠（NaCl）
ppm
≤150
≤200
≤250
硫化钠（Na2S）
ppm
≤20
≤20
≤20
铁离子（Fe3+）
ppm
≤20
≤20
≤20
PH值
9-10
9-10
9-10
4工艺技术
4.1工艺技术方案选择
甲酸钠主要的生产方法有合成工艺、新戊二醇工艺、季戊四醇工艺。
（1）合成工艺生产。
该工艺采用烧碱和一氧化碳为原料，通过加温加压进行反应制得，反应不需催化剂的参与。
由于无副产品产生，一般认为该工艺是专业生产甲酸钠的工艺。
工艺优点是：
不含有其他醇类，生产甲酸收率高。
主要生产厂家为东营顺通，山西平原等。
（2）新戊二醇工艺生产。
该工艺又细分两种。
一种是传统生产新戊二醇的歧化工艺；另一种是歧化改进工艺，又称为新戊二醇甲醇工艺（山东省化工研究院独自开发研制，是我国独有技术）。
前者优点为含新戊二醇高，但由于颜色黑导致其市场价格低，大部分厂家分离新戊二醇后生产甲酸；生产厂家有山东永流，山东东辰，淄博少华等。
后者优点为颜色白，含量高，且不易结块，适用领域广，出口量大；主要生产厂家为济南艾孚特，山东康特维业。
（3）季戊四醇工艺生产。
该工艺又细分两种。
一种是传统工艺。
优点为价格低，但颜色淡黄。
生产厂家有************，瑞阳化工等。
另一种是对传统工艺生产的甲酸钠提纯。
优点为颜色较白，含量高，出口量大。
本项目根据该公司现有产品结构，利用离子膜烧碱成本优势，选用以烧碱和一氧化碳为原料的合成工艺。
4.2工艺流程概述
本项目采用的合成法工艺路线以CO2气体作气化剂，焦炭富氧制气生产富含一氧化碳（55.8%）的煤气，与离子膜烧碱来的32%NaOH在管式反应器中合成甲酸钠，尾气经提氢处理后（氢气≥50%）送公司PVC装置。
该装置主要包括制气、合成、浓缩、离心、干燥、包装。
4.2.1制气工序
采用CO2气体作气化剂，焦炭富氧气化工艺生产煤气，煤气经过脱硫、静电除焦、压缩、变压吸附脱碳后得到富含一氧化碳的气体（CO≥55.8%，压力≥2.3MPa），送甲酸钠合成工序。
4.2.2合成工序
烧碱经配制、加压、预热与来自制气工序富含CO的气体混合，在预热器达到一定温度进入合成管道合成甲酸钠。
其中一氧化碳与烧碱反应生成甲酸钠水溶液，尾气经提氢处理后用管道送至PVC装置。
4.2.3浓缩工序
将生成的HCOONa溶液送入蒸发器中进行真空蒸发。
控制蒸发真空度400～600mmHg，以水蒸汽为加热介质，控制蒸发温度为80～90℃，得到浓度740～750g/l的浓HCOONa溶液，送入浓料罐。
4.2.4离心工序
将浓甲酸钠溶液用泵打入离心机进行离心，可得到干品甲酸钠，其纯度≥93％，水分含量≤5％。
4.2.5干燥工序
将干品甲酸钠进行干燥后，送入包装工序。
4.2.6包装工序
将成品甲酸钠进行称量包装。
4.3工艺流程图
工艺流程图见图4－1
图4－1工艺流程简图
4.4主要消耗定额
表4－1主要消耗定额（以吨甲酸钠计）
序号
名称及规格
单位
消耗
定额
消耗量
备注
小时
年（×104）
一
原材料
1
焦炭
t
0.4
2.5
2.0
2
32%烧碱
t
2.0
12.5
10.0
4
包装袋（40kg/袋）
个
25
157
125
二
公用工程
1
循环水（Δt=8℃）
t
300
1875
1500
2
一次水
t
0.5
3.135
2.5
3
动力电（380V/220V）
kWh
170
1063
850
4
蒸汽（184℃、1.0MPa）
t
1.6
10
8
5
仪表空气（0.6Mpa）
Nm3
0.16
1
0.8
4.5主要设备一览表
表4－2主要设备一览表
序号
名称
规格型号
单位
数量
备注
1
造气炉
Ф3300
套
3
2
气柜
500m3
台
1
3
脱硫塔
Ф2000
套
1
4
气体压缩机
Q=36m³/分P≥2.5MPa
台
2
5
脱碳塔
Ф1000×24000
台
1
6
煤气缓冲保护罐
台
3
碳钢
7
浓碱储罐32%
200m3
台
1
碳钢
8
配碱罐
100m3
台
1
碳钢
9
配碱泵
Q=25m³/h；H≥20m
台
2
10
合成管道预热器
台
1
不锈钢
11
合成管道预热器
台
1
不锈钢
12
合成反应器
台
16
不锈钢
13
合成进料泵
台
2
14
尾气分离罐
台
1
碳钢
15
尾气分离罐
台
1
碳钢
16
稀料储罐
280m³
台
2
碳钢
17
稀料泵
Q=30m³/h；H≥38m
台
2
18
次料罐
280m³
台
1
碳钢
19
蒸发器Ⅰ效
800m2
台
1
碳钢
20
一效蒸发分离罐
台
1
碳钢
21
蒸发器Ⅱ效
800m2
台
1
碳钢
22
二效蒸发分离罐
台
1
碳钢
23
热水罐
30m³
台
1
碳钢
24
热水泵
Q=42m³/h；H≥32m
台
2
25
尾气冷凝器
80m2
台
1
碳钢
26
冷凝水分离罐
台
1
碳钢
27
冷凝水泵
台
2
28
浓料罐
90m³
台
2
碳钢
29
浓料泵
Q=60m³/h；H≥25m
台
2
30
离心机
台
2
31
母液罐
台
1
碳钢
32
母液泵
台
2
33
干燥机
台
1
34
真空泵
WLW400
台
2
35
布袋除尘器
台
1
36
空气压缩机
台
1
37
空气缓冲罐
台
1
碳钢
38
液体管道混合器
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